形状记忆合金驱动器力学性能及精确控制研究

发布时间：2020-11-20 07:57

　　 形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)作为一种集传感与驱动于一身的新型功能材料,近年来引起了各领域的广泛关注。利用SMA材料的形状记忆效应作为驱动器,实现对智能结构的驱动和控制已成为当前主要的研究方向之一,国内外很多学者对此开展了相关的研究工作,并取得了一定成果。目前对SMA的本构模型、力学特性和实际应用等问题的研究还处于探索阶段,还需进一步研究。本文研究了SMA驱动器的力学特性,以及驱动器驱动力(SMA回复力)的精确控制问题。首先,对Tanaka、Liang以及Brinson等学者提出的SMA力学本构模型进行了分析和对比,选用Brinson本构模型为研究对象,并对该模型所需要的12个物理参数进行了实验测量,基于实测数据建立了试样的本构模型;然后,通过动态加热实验阐述了本构模型的局限性,以实验数据为基础,提出了大速率及变速率加热情况下SMA回复力的计算模型;最后,以该模型计算数据作为控制系统的反馈量,采用PID控制方法对SMA的回复应力(驱动力)进行了精确的控制,获得了较理想的控制效果。研究结果表明,在设定回复应力分别为76MPa,114MPa,152MPa时实际回复应力稳定在±5%误差带范围内,控制系统的最大超调量不超过12.7%。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG139.6
【部分图文】：

用于畸形齿矫正的Ni-Ti合金

植入人体的Ni-Ti合金压缩骨钉

形状记忆合金驱动器力学性能及精确控制研究的难点，实现了较高精度的位移控制。表明以上本构早期的力学模型在被不断修正和补充。2009 年 Kang“棘轮效应(Ratchetting)”，即在多次加载作用下 SM是由于应力诱发马氏体随不同的加载路径不断发生变。这一理论将 Brinson 本构模型中的马氏体体积分数关形式变成与加载路径相关的形式。2014 年 Yu 等[3并对比实验结果表明在多次重复加载实验下，如图1确地计算 SMA 丝的回复应力。2015 年 Mehrabi 等[3力学性能变化，建立并改良了三维本构模型。
【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 王奇;徐志伟;;SMA驱动变体机翼后缘结构力学分析[J];南京航空航天大学学报;2015年06期

2 任文杰;李宏男;宋钢兵;钱辉;;新型自复位SMA阻尼器对框架结构减震控制的研究[J];土木工程学报;2013年06期

3 甄睿;;形状记忆合金相变温度的常用测量方法[J];南京工程学院学报(自然科学版);2006年01期

相关硕士学位论文 前1条

1 张义辽;SMA直线驱动器结构原理及实验研究[D];中国科学技术大学;2010年

本文编号：2891183